干旱区生态环境知识资源中心(Arid): 荒漠化草场恢复研究

Arid

	荒漠化草场恢复研究
	马全林; 张德魁; 陈芳; 彭金凤; 刘虎俊; 刘有军; 魏林源; 冯得平
完成单位	甘肃省治沙研究所
登记(发布)日期	2009
中文摘要	“荒漠化草场恢复研究”是由甘肃省科技厅立项的院地合作项目,由甘肃省治沙研究所、甘肃省荒漠化防治重点实验室和古浪县林业局承担实施。项目起止时间为：2005年1月～2009年1月。在项目组人员的共同努力下,经过4年的野外调查和室内的试验研究,完成了项目合同中规定的各项任务,达到了预期目标。项目主要研究内容及研究成果：本项目以腾格里沙漠南缘沙化草场为研究对象,重点研究了荒漠植被特征,荒漠植被的更新机制与恢复,沙化草场恢复过程(沙漠化逆转)植被的时空格局与防风固沙效益、土壤演变、优势植物更替及其生物生态学特征等内容,掌握了荒漠植被的特征及其更新机制,揭示了沙化草场的恢复过程及其规律,为干旱区荒漠化草场的恢复与管理提供了理论和实践依据。荒漠化草场植被群落的丰富度小,结构简单,呈现不均匀分布,植被的分异性强烈,地带性植被与隐域性植被同时存在。荒漠植物萌孽、劈裂、地下茎萌生、幼苗根系生长快等使荒漠植物在严酷的条件下实现自然更新,形成以母株为中心的母系居群。卫星遥感数据和野外实际调查数据显示,腾格里沙漠南缘流动沙地、半流动沙地和半固定沙地面积近年来都有所减少,而固定沙地和荒漠植被区面积呈逐步增加;景观的破碎化程度略有提高,各类景观斑块破碎化变化趋势不同,其中固定沙地和荒漠植被区斑块数量增加,呈现持续扩张和空间集中化特征,景观稳定性加强。在沙化草场恢复过程中,近地面粗糙度增大,沙结皮厚度增厚、面积增大,群落内风速降低、输沙量减少。发展阶段已基本实现防风固沙;相对稳定阶段完全实现防风固沙。在沙化草场恢复过程中,土壤含水量以初始阶段流动沙地最大,之后伴随恢复过程逐渐降低,到恢复25年后又出现恢复趋势,而且不同阶段、不同层次土壤水分总体差异显著。不同阶段各层土壤水分模型均为指数模型和球状模型,土壤水分在空间呈现斑块状分布,具有明显的空间异质性,其中由自相关部分引起的空间异质性占总空间异质性的程度均高于50%。显然,荒漠植被的恢复增强了土壤水分的空间异质性,但伴随沙化草场恢复过程中植被―土壤系统的恢复,封育25年后出现减弱趋势,植被、土壤分布趋于均匀。沙化草场恢复过程中,土壤沙粒含量逐渐减少,土壤粉粒和粘粒含量逐渐增加,均低于原生植被。土壤容重逐渐降低,孔隙度逐渐增大,表层土壤容重在封育恢复25年后接近原生植被,表层土壤孔隙度在封育恢复15年后接近原生植被。0～300cm土壤pH、电导率、速效磷、速效钾、全氮、有机质呈现不同程度的波动变化,但均值持续增大。各阶段表层土壤pH逐步减小,而电导率、速效钾、速效磷、全氮、有机质在封育恢复过程中均持续增大,且各阶段表层土壤化学性质总体差异显著。在沙化草场恢复过程中,群落优势植物种的更替过程为沙米→沙蒿→油蒿→紫婉木、针茅,优势种群的根冠比变化趋势为初始阶段＜先锋阶段＜发展阶段＜原生群落,各恢复阶段根系和土壤环境因子之间存在相互影响,优势种群根系生物量及生物量分布与土壤颗粒组成、土壤水分的空间分布有着密切的关系。沙蒿、油蒿、苦豆子、黄花矶松、红砂、花棒(人工)、柠条(人工)是沙化草场恢复过程中的典型优势植物。首先,典型优势植物的防风固沙作用明显不同,近地面0～50cm层的阻风阻沙作用效果由强到弱依次为油蒿＞沙蒿＞柠条＞花棒。第二,典型优势植物沙蒿、油蒿、苦豆子、黄花矶松和红砂出苗能力明显不同,在田间的出苗率均较低。不同沙埋深度对它们的出苗均有显著影响,而土壤质地仅对苦豆子、沙蒿和黄花矶松出苗有显著影响。苦豆子出苗适宜埋深为1.0～2.0cm,沙蒿、黄花矶松、油蒿和红砂出苗适宜埋深为0.5cm。第三,典型沙化草场植物油蒿与沙蒿在流动沙地、半固定沙地和固定沙地上集群分布,其中沙蒿在半固定沙地中的集聚性最强,油蒿在固定沙地中的集聚性最弱;在植物群落中的生态位宽度值较大,与群落中其它生态位较宽的植物种间具有较大的生态位重叠值。其中,油蒿从流动沙地到固定沙地的演替进程中,与其它植物相比它的生态位宽度值在逐渐增加,在群落中的竞争力逐渐增强;而沙蒿恰恰相反,在群落中的竞争力逐渐减的。第四,油蒿与沙蒿的一、二、三级分枝均为中等分枝角度类型,而梢部枝条的分枝则为弱分枝角度类型,油蒿与沙蒿大部分枝条分枝角度较大,枝条的伸展从三级枝到一级枝呈现减弱的趋势,油蒿各级枝条长度均大于沙蒿的对应枝级的枝条长度,油蒿与沙蒿的枝径比和逐步分枝率均呈增加的趋势;油蒿的各级枝径比、逐步分枝率、各级分枝数、生物量积累和保存率均高于沙蒿,表现出比沙蒿更强的生存优势,这也是油蒿较沙蒿具有更强防风固沙作用的根本原因所在。针对沙化草场管理于恢复中存在问题,以沙化草场恢复过程植被、土壤演变过程与规律研究结果为依据,开展了平茬复壮、人工种子库建设与人工植被建设等的人工辅助试验。研究表明,平茬时间可从立冬—早春推迟到晚秋,这样不仅不影响花棒、柠条的生长发育与开花结实,而且延长了发挥防风固沙作用的时间;平茬高度由基部平茬改为10cm平茬,显著提高了萌条的生长量。土壤种子库是植被恢复与演替的基础,通过采取人工种子库建设,补充了土壤种子库存量,增加了土壤字库的物种多样性,促进了植被演替,加速了沙化草场植被的恢复。在降水量160mm以上区域,采用上风向低密度人工作植被建设＋封育措施,快速实现流沙固定,提高了沙化草场的生物产量,并在自然力作用下,逐渐向地带性植被演替,显著加速了干旱区沙化草场恢复的速度,实现沙漠化逆转和沙化草场恢复。
中文关键词	沙化草场 ; 植被恢复 ; 土壤恢复
成果类型	应用技术
语种	中文
国家	中国
中图法分类号	X812
URL	http://dbpub.cnki.net/grid2008/dbpub/detail.aspx?dbcode=SNAD&dbname=SNAD&filename=SNAD000001363905
来源机构	甘肃省治沙研究所
资源类型	成果
条目标识符	http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/242573
推荐引用方式 GB/T 7714	马全林,张德魁,陈芳,等. 荒漠化草场恢复研究[Z]. 应用技术,2009.